بررسی تجربی و تحلیلی رفتار تیرهای بتن‌آرمه ی تقویت‌شده با تسمه‌های CFRP پیش‌تنیده به روش NSM

Abstract

مقاله‌ی حاضر تحقیقی است در مورد مقاوم‌سازی تیرهای بتنی با استفاده از تسمه‌های CFRP که در شیارهایی که از قبل در پوشش بتنی تیرها ایجاد شده‌اند کار گذاشته می‌شوند. این روش دارای مزایای بسیاری است و در مقایسه با روش چسباندن مصالح FRP روی سطح خارجی اعضای سازه‌ای، امکان انتقال مؤثرتر تنش‌های نرمال و برشی بین مقاوم‌کننده‌ها و سازه را فراهم می‌کند. در این مقاله مزایای این روش از نظر ظرفیت باربری، سرویس‌دهی و استفاده‌ی سطح بالاتر از ظرفیت مصالح FRP در مقایسه با شیوه‌ی معمول چسباندن این مصالح روی سطح اجزای سازه‌ای، از نظر تحلیلی و عملی، مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور پنج عدد تیر بتن مسلح ساده در آزمایشگاه سازه‌ی دانشگاه صنعتی اصفهان مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. از این تعداد، یک تیر به‌صورت نمونه‌ی تقویت‌نشده (مبنا)، یک تیر به‌صورت تقویت‌شده‌ی غیر پیش‌تنیده، و سه نمونه‌ی دیگر به‌صورت تقویت شده‌ی پیش‌تنیده تا سطح پنج، بیست و سی درصد کرنش نهایی اسمی تسمه‌های CFRP مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. نتایج آزمایش‌ها حاکی از آن است که تیرهای پیش‌تنیده مقادیر بالاتری از بار ترک خوردگی و بار تسلیم را در مقایسه با نمونه‌ی تقویت‌شده‌ی غیر پیش‌تنیده نشان می‌دهند. در این تحقیق بار ترک‌خوردگی در تیرهایی که تا سطح 5، 20 و 30 درصد ظرفیت اسمی مصالح CFRP پیش‌تنیده شده‌اند، به‌ترتیب تا 117، 5/127 و 5/144 درصد بار ترک‌خوردگی در نمونه‌ی مبنا افزایش یافتند. در کنار بار ترک‌خوردگی بالاتر، ترک‌های ایجادشده در نمونه‌های تقویت‌شده‌ی پیش‌تنیده، دارای عرض و توزیع محدودتر بوده‌اند. هم‌چنین تیرهای تقویت‌شده‌ی پیش‌تنیده در مقایسه با نمونه‌ی غیر پیش‌تنیده دارای ظرفیت باربری نهایی بیش‌تری بوده و شکست آن‌ها متناظر با خیزهای کوچک‌تری بوده است؛ به‌طوری که ظرفیت باربری نهایی در تیرهایی که تا سطح 5، 20 و 30 درصد ظرفیت اسمی مصالح CFRP پیش‌تنیده شده‌اند، به‌ترتیب 5/11، 7/14 و 0/15 درصد نسبت به نمونه‌ی مبنا افزایش یافتند.